JP2016171258A

JP2016171258A - Plasma processing device and plasma processing method

Info

Publication number: JP2016171258A
Application number: JP2015051456A
Authority: JP
Inventors: 剛治本川; Koji Motokawa; 板　浩嗣; Koji Ita; 浩嗣板; 芳枝岡本; Yoshie Okamoto; 和輝中澤; Kazuki Nakazawa; 修一谷口; Shuichi Taniguchi; 一希萩原; Kazuki Hagiwara
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2015-03-13
Filing date: 2015-03-13
Publication date: 2016-09-23
Anticipated expiration: 2035-03-13
Also published as: JP6552849B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma processing device and a plasma processing method which enable the increase in the precision of a sectional shape of a formed groove.SOLUTION: A plasma processing device 1 comprises: a holder part 3 to set an object 100 to be processed, provided that the object including a translucent material in a process chamber 2; a plasma generating part 5; a first gas supply part 7 operable to supply a first gas for producing neutral active species for etching the object 100 to be processed; a second gas supply part 8 operable to supply a second gas which does not produce the neutral active species for etching the object 100 to be processed; a detector unit 9 operable to determine change of a rate of etching the object 100 to be processed; and a control part 71 operable to control the first gas supply part 7. The plasma processing device executes the steps of: controlling the first gas supply part 7 to make the first gas supply part supply the first gas, thereby etching the object 100 to be processed by use of the neutral active species thus produced; and suspending the supply of the first gas or reducing an amount of the supply and then, correcting a sectional shape of an etched part of the object to be processed.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a plasma processing apparatus and a plasma processing method.

石英ガラスなどの透光性を有する材料からなる基板に所定の断面形状を有する溝が形成される場合がある。
この様な溝は、プラズマエッチング法（ドライエッチング法）を用いて形成される。
この場合、形成される溝の断面形状の精度が高いことが求められている。
ここで、半導体ウェーハに断面形状の精度が高い溝を形成する技術が提案されている。例えば、半導体ウェーハに溝を形成する際に、溝の側壁面に保護膜を形成して溝の側壁面のエッチングを抑制するとともに、溝の底面のエッチングを促進させるようにする。
そして、保護膜を形成するためのガスを処理容器の内部にパルス状に繰り返し供給することで、溝の底面に過度に保護膜が形成されるのを抑制するようにしている。（例えば、特許文献１を参照）
この様にすれば、異方性の高いエッチングを行うことができるので、形成される溝の断面形状の精度を向上させることができる。
ところが、近年においては、エッチングされた部分の断面形状の精度をさらに向上させることが望まれていた。 In some cases, a groove having a predetermined cross-sectional shape is formed on a substrate made of a light-transmitting material such as quartz glass.
Such a groove is formed using a plasma etching method (dry etching method).
In this case, the accuracy of the cross-sectional shape of the groove to be formed is required to be high.
Here, a technique for forming a groove with high cross-sectional shape accuracy in a semiconductor wafer has been proposed. For example, when forming a groove in a semiconductor wafer, a protective film is formed on the side wall surface of the groove to suppress etching of the side wall surface of the groove and promote etching of the bottom surface of the groove.
The gas for forming the protective film is repeatedly supplied into the processing vessel in a pulsed manner, thereby preventing the protective film from being excessively formed on the bottom surface of the groove. (For example, see Patent Document 1)
In this way, since highly anisotropic etching can be performed, the accuracy of the cross-sectional shape of the groove to be formed can be improved.
However, in recent years, it has been desired to further improve the accuracy of the cross-sectional shape of the etched portion.

特開平０７−２２６３９７号公報Japanese Patent Laid-Open No. 07-226397

本発明が解決しようとする課題は、エッチングされた部分の断面形状の精度を向上させることができるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing method capable of improving the accuracy of the cross-sectional shape of the etched portion.

実施形態に係るプラズマ処理装置は、処理容器と、前記処理容器の内部に設けられ、透光性を有する材料を含む被処理物を載置する載置部と、前記処理容器の内部を減圧する減圧部と、前記処理容器の内部にプラズマを発生させるプラズマ発生部と、前記処理容器の内部に、前記被処理物をエッチングする中性活性種が生成される第１ガスを供給する第１ガス供給部と、前記処理容器の内部に、前記被処理物をエッチングする中性活性種が生成されない第２ガスを供給する第２ガス供給部と、前記載置部に載置された前記被処理物の前記載置部に対峙する側の面に検出光を入射させ、前記被処理物からの反射光に基づいて、エッチングレートの変化を求める検出部と、前記第１ガス供給部を制御する制御部と、を備えている。
前記制御部は、前記第１ガス供給部を制御して、前記第１ガスを供給し、生成された前記中性活性種により前記被処理物をエッチングする工程と、前記第１ガスの供給を停止または供給量を減少させて前記エッチングされた部分の断面形状を修正する工程と、を実行させる。 The plasma processing apparatus according to the embodiment includes a processing container, a placement unit that is provided inside the processing container and places an object to be processed including a light-transmitting material, and depressurizes the inside of the processing container. A decompression unit, a plasma generation unit that generates plasma inside the processing container, and a first gas that supplies a first gas in which neutral active species that etch the object to be processed are generated inside the processing container A supply unit; a second gas supply unit configured to supply a second gas in which a neutral active species that etches the object to be processed is not generated; and the processing target mounted on the mounting unit. Detecting light is incident on the surface of the object facing the mounting part, and a detection unit for obtaining a change in etching rate based on reflected light from the object to be processed and the first gas supply unit are controlled. And a control unit.
The control unit controls the first gas supply unit to supply the first gas, and to etch the object to be processed by the generated neutral active species; and supply of the first gas And modifying the cross-sectional shape of the etched portion by stopping or reducing the supply amount.

本発明の実施形態によれば、エッチングされた部分の断面形状の精度を向上させることができるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法が提供される。 According to the embodiment of the present invention, a plasma processing apparatus and a plasma processing method capable of improving the accuracy of the cross-sectional shape of an etched portion are provided.

本実施の形態に係るプラズマ処理装置１を例示するための模式断面図である。1 is a schematic cross-sectional view for illustrating a plasma processing apparatus 1 according to the present embodiment. 検出部９を例示するための模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram for illustrating a detection unit 9. 検出部９の作用を例示するための模式断面図である。4 is a schematic cross-sectional view for illustrating the operation of a detection unit 9. FIG. 工程の切り換えを例示するための模式図である。It is a schematic diagram for illustrating switching of a process. （ａ）、（ｂ）は、溝１００ｃの形成を例示するための模式工程断面図である。(A), (b) is typical process sectional drawing for illustrating formation of the groove | channel 100c.

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。
なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
また、被処理物１００は、例えば、透光性を有する材料を含む基板とすることができる。
透光性を有する材料を含む基板は、例えば、石英ガラス基板などとすることができる。
石英ガラス基板に所定の溝を形成することで、例えば、インプリント法に用いられるテンプレートやレベンソン型位相シフトマスクなどを形成することができる。
なお、以下においては、一例として、被処理物１００が石英ガラス基板である場合を例示する。
また、一例として、溝１００ｃが形成される場合を例示するが、孔が形成される場合も同様とすることができる。 Hereinafter, embodiments will be illustrated with reference to the drawings.
In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and detailed description is abbreviate | omitted suitably.
In addition, the workpiece 100 can be a substrate including a light-transmitting material, for example.
The substrate including a light-transmitting material can be, for example, a quartz glass substrate.
By forming a predetermined groove on the quartz glass substrate, for example, a template used in an imprint method, a Levenson type phase shift mask, or the like can be formed.
In the following, as an example, a case where the workpiece 100 is a quartz glass substrate is illustrated.
Moreover, although the case where the groove | channel 100c is formed is illustrated as an example, it may be the same also when a hole is formed.

図１は、本実施の形態に係るプラズマ処理装置１を例示するための模式断面図である。図１に示すように、プラズマ処理装置１には、処理容器２、載置部３、電源部４、電源部５、減圧部６、第１ガス供給部７、第２ガス供給部８、検出部９および制御部１０が設けられている。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for illustrating a plasma processing apparatus 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the plasma processing apparatus 1 includes a processing container 2, a placement unit 3, a power supply unit 4, a power supply unit 5, a decompression unit 6, a first gas supply unit 7, a second gas supply unit 8, and a detection. A unit 9 and a control unit 10 are provided.

処理容器２は、本体部２０および窓部２１を有する。
本体部２０は、略円筒形状を呈している。
本体部２０は、例えば、アルミニウム合金などの金属から形成することができる。
また、本体部２０は、接地されている。 The processing container 2 has a main body portion 20 and a window portion 21.
The main body 20 has a substantially cylindrical shape.
The main body 20 can be formed of a metal such as an aluminum alloy, for example.
The main body 20 is grounded.

窓部２１は、板状を呈し、本体部２０の天板に設けられている。
窓部２１は、電磁場を透過させることができ、プラズマ処理を行った際にエッチングされにくい材料から形成されている。
窓部２１は、例えば、石英などの誘電体材料から形成することができる。
処理容器２は、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な気密構造となっている。
処理容器２の内部には、被処理物１００をプラズマ処理するための空間である処理空間２２が設けられている。 The window portion 21 has a plate shape and is provided on the top plate of the main body portion 20.
The window portion 21 is made of a material that can transmit an electromagnetic field and is not easily etched when plasma processing is performed.
The window portion 21 can be formed from a dielectric material such as quartz, for example.
The processing container 2 has an airtight structure capable of maintaining an atmosphere reduced in pressure from atmospheric pressure.
Inside the processing container 2, a processing space 22 that is a space for plasma processing the workpiece 100 is provided.

本体部２０には、被処理物１００を搬入搬出するための搬入搬出口２０ａが設けられている。
搬入搬出口２０ａは、ゲートバルブ２０ｂにより気密に閉鎖できるようになっている。ゲートバルブ２０ｂは、扉２０ｂ１およびシール部材２０ｂ２を有する。
シール部材２０ｂ２は、例えば、Ｏ（オー）リングなどとすることができる。
扉２０ｂ１は、図示しないゲート開閉機構により開閉される。
扉２０ｂ１が閉まった時には、シール部材２０ｂ２が搬入搬出口２０ａの近傍にある壁面に押しつけられ、搬入搬出口２０ａが気密に閉鎖されるようになっている。 The main body 20 is provided with a loading / unloading port 20a for loading and unloading the workpiece 100.
The carry-in / out port 20a can be hermetically closed by a gate valve 20b. The gate valve 20b has a door 20b1 and a seal member 20b2.
The seal member 20b2 can be, for example, an O (O) ring.
The door 20b1 is opened and closed by a gate opening / closing mechanism (not shown).
When the door 20b1 is closed, the seal member 20b2 is pressed against the wall surface in the vicinity of the carry-in / out port 20a, so that the carry-in / out port 20a is hermetically closed.

載置部３は、処理容器２の内部であって、処理容器２（本体部２０）の底面の上に設けられている。
載置部３は、電極３０、台座３１、および絶縁リング３２を有する。
電極３０は、処理空間２２の下方に設けられている。電極３０の上面は被処理物１００を載置するための載置面となっている。
電極３０は、金属などの導電性材料から形成することができる。 The placement unit 3 is provided inside the processing container 2 and on the bottom surface of the processing container 2 (main body unit 20).
The placement unit 3 includes an electrode 30, a pedestal 31, and an insulating ring 32.
The electrode 30 is provided below the processing space 22. The upper surface of the electrode 30 is a mounting surface on which the workpiece 100 is mounted.
The electrode 30 can be formed from a conductive material such as metal.

台座３１は、電極３０と、本体部２０の底面の間に設けられている。
台座３１は、電極３０と、本体部２０の間を絶縁するために設けられている。
台座３１は、例えば、石英などの誘電体材料から形成することができる。 The pedestal 31 is provided between the electrode 30 and the bottom surface of the main body 20.
The pedestal 31 is provided to insulate between the electrode 30 and the main body 20.
The pedestal 31 can be formed from a dielectric material such as quartz, for example.

絶縁リング３２は、リング状を呈し、電極３０および台座３１の側面を覆うように設けられている。
絶縁リング３２は、例えば、石英などの誘電体材料から形成することができる。 The insulating ring 32 has a ring shape and is provided so as to cover the side surfaces of the electrode 30 and the base 31.
The insulating ring 32 can be formed from a dielectric material such as quartz, for example.

また、載置部３には図示しない静電チャックなどの被処理物１００を保持する機構を設けることもできる。 Further, the mounting unit 3 can be provided with a mechanism for holding the object 100 such as an electrostatic chuck (not shown).

電源部４は、電源４０および整合器４１を有する。
電源部４は、いわゆるバイアス制御用の高周波電源である。すなわち、電源部４は、載置部３に載置、保持された被処理物１００に引き込むイオンのエネルギーを制御するために設けられている。
電極３０と電源４０は、整合器４１を介して電気的に接続されている。 The power supply unit 4 includes a power supply 40 and a matching unit 41.
The power supply unit 4 is a so-called bias control high frequency power supply. That is, the power supply unit 4 is provided to control the energy of ions drawn into the workpiece 100 placed and held on the placement unit 3.
The electrode 30 and the power source 40 are electrically connected via a matching unit 41.

電源４０は、イオンを引き込むために適した比較的低い周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚ以下の周波数）を有する高周波電力を電極３０に印加する。
整合器４１は、電極３０と電源４０の間に設けられている。整合器４１は、電源４０側のインピーダンスと、プラズマＰ側のインピーダンスとの間で整合をとるための整合回路などを備えている。 The power supply 40 applies high-frequency power having a relatively low frequency (for example, a frequency of 13.56 MHz or less) suitable for drawing ions to the electrode 30.
The matching unit 41 is provided between the electrode 30 and the power source 40. The matching unit 41 includes a matching circuit for matching between the impedance on the power source 40 side and the impedance on the plasma P side.

電源部５は、電極５０、電源５１、および整合器５２を有する。
電源部５は、プラズマＰを発生させるための高周波電源である。すなわち、電源部５は、処理空間２２において高周波放電を生じさせてプラズマＰを発生させるために設けられている。
本実施の形態においては、電源部５が、処理容器２の内部にプラズマＰを発生させるプラズマ発生部となる。
電極５０、電源５１、および整合器５２は、配線により電気的に接続されている。 The power supply unit 5 includes an electrode 50, a power supply 51, and a matching unit 52.
The power source unit 5 is a high frequency power source for generating plasma P. That is, the power supply unit 5 is provided to generate a plasma P by generating a high frequency discharge in the processing space 22.
In the present embodiment, the power supply unit 5 serves as a plasma generation unit that generates plasma P inside the processing container 2.
The electrode 50, the power source 51, and the matching unit 52 are electrically connected by wiring.

電極５０は、処理容器２の外部であって、窓部２１の上に設けられている。
電極５０は、電磁場を発生させる複数の導体部と複数の容量部（コンデンサ）とを有したものとすることができる。 The electrode 50 is provided on the window portion 21 outside the processing container 2.
The electrode 50 may have a plurality of conductors that generate an electromagnetic field and a plurality of capacitors (capacitors).

電源５１は、１００ＫＨｚ〜１００ＭＨｚ程度の周波数を有する高周波電力を電極５０に印加する。この場合、電源５１は、プラズマＰの発生に適した比較的高い周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚの周波数）を有する高周波電力を電極５０に印加する。
また、電源５１は、出力する高周波電力の周波数を変化させるものとすることもできる。 The power source 51 applies high frequency power having a frequency of about 100 KHz to 100 MHz to the electrode 50. In this case, the power source 51 applies high-frequency power having a relatively high frequency (for example, 13.56 MHz frequency) suitable for generation of the plasma P to the electrode 50.
The power source 51 can also change the frequency of the high-frequency power to be output.

整合器５２は、電極５０と電源５１の間に設けられている。整合器５２は、電源５１側のインピーダンスと、プラズマＰ側のインピーダンスとの間で整合をとるための整合回路などを備えている。 The matching unit 52 is provided between the electrode 50 and the power source 51. The matching unit 52 includes a matching circuit for matching between the impedance on the power source 51 side and the impedance on the plasma P side.

プラズマ処理装置１は、上部に誘導結合型電極を有し、下部に容量結合型電極を有する二周波プラズマエッチング装置である。
ただし、プラズマの発生方法は例示をしたものに限定されるわけではない。
プラズマ処理装置１は、例えば、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）を用いたプラズマ処理装置や、容量結合プラズマ（ＣＣＰ：Capacitively Coupled Plasma）を用いたプラズマ処理装置などであってもよい。 The plasma processing apparatus 1 is a dual frequency plasma etching apparatus having an inductively coupled electrode at the top and a capacitively coupled electrode at the bottom.
However, the plasma generation method is not limited to the illustrated example.
The plasma processing apparatus 1 may be, for example, a plasma processing apparatus using inductively coupled plasma (ICP) or a plasma processing apparatus using capacitively coupled plasma (CCP).

減圧部６は、ポンプ６０および圧力制御部６１を有する。
減圧部６は、処理容器２の内部が所定の圧力となるように減圧する。
ポンプ６０は、例えば、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ：Turbo Molecular Pump）などとすることができる。
ポンプ６０と圧力制御部６１は、配管を介して接続されている。 The decompression unit 6 includes a pump 60 and a pressure control unit 61.
The decompression unit 6 decompresses so that the inside of the processing container 2 becomes a predetermined pressure.
The pump 60 can be, for example, a turbo molecular pump (TMP).
The pump 60 and the pressure controller 61 are connected via a pipe.

圧力制御部６１は、処理容器２の内圧を検出する図示しない真空計などの出力に基づいて、処理容器２の内圧が所定の圧力となるように制御する。
圧力制御部６１は、例えば、ＡＰＣ（Auto Pressure Controller）などとすることができる。
圧力制御部６１は、配管を介して、本体部２０に設けられた排気口２０ｂに接続されている。 The pressure control unit 61 controls the internal pressure of the processing container 2 to be a predetermined pressure based on the output of a vacuum gauge (not shown) that detects the internal pressure of the processing container 2.
The pressure controller 61 can be, for example, an APC (Auto Pressure Controller).
The pressure control unit 61 is connected to an exhaust port 20b provided in the main body unit 20 through a pipe.

第１ガス供給部７は、処理容器２の内部の処理空間２２に第１ガスＧ１を供給する。
第１ガス供給部７は、ガス収納部７０、ガス制御部７１、および開閉弁７２を有する。ガス収納部７０は、第１ガスＧ１を収納し、収納した第１ガスＧ１を処理容器２の内部に供給する。
ガス収納部７０は、例えば、第１ガスＧ１を収納した高圧ボンベなどとすることができる。
ガス収納部７０とガス制御部７１は、配管を介して接続されている。 The first gas supply unit 7 supplies the first gas G 1 to the processing space 22 inside the processing container 2.
The first gas supply unit 7 includes a gas storage unit 70, a gas control unit 71, and an on-off valve 72. The gas storage unit 70 stores the first gas G1 and supplies the stored first gas G1 to the inside of the processing container 2.
The gas storage unit 70 can be, for example, a high-pressure cylinder that stores the first gas G1.
The gas storage unit 70 and the gas control unit 71 are connected via a pipe.

ガス制御部７１は、ガス収納部７０から処理容器２の内部に第１ガスＧ１を供給する際に流量や圧力などを制御する。
ガス制御部７１は、例えば、ＭＦＣ（Mass Flow Controller）などとすることができる。
ガス制御部７１と開閉弁７２は、配管を介して接続されている。
開閉弁７２は、配管を介して、処理容器２に設けられたガス供給口２０ｃに接続されている。
開閉弁７２は、第１ガスＧ１の供給と停止を制御する。
開閉弁７２は、例えば、２ポート電磁弁などとすることができる。
なお、開閉弁７２の機能をガス制御部７１に持たせることもできる。 The gas control unit 71 controls the flow rate, pressure, and the like when supplying the first gas G1 from the gas storage unit 70 to the inside of the processing container 2.
The gas control unit 71 may be, for example, an MFC (Mass Flow Controller).
The gas control unit 71 and the on-off valve 72 are connected via a pipe.
The on-off valve 72 is connected to a gas supply port 20c provided in the processing container 2 via a pipe.
The on-off valve 72 controls the supply and stop of the first gas G1.
The on-off valve 72 can be, for example, a 2-port solenoid valve.
The function of the on-off valve 72 can be given to the gas control unit 71.

第１ガスＧ１は、プラズマＰにより励起、活性化された際に被処理物１００を化学的にエッチングすることができる中性活性種（ラジカル）が生成されるものとすることができる。
なお、第１ガスＧ１に関する詳細は後述する。 The first gas G1 can generate neutral active species (radicals) that can chemically etch the workpiece 100 when excited and activated by the plasma P.
Details regarding the first gas G1 will be described later.

第２ガス供給部８は、処理容器２の内部の処理空間２２に第２ガスＧ２を供給する。
第２ガス供給部８は、ガス収納部８０、ガス制御部８１、および開閉弁８２を有する。ガス収納部８０は、第２ガスＧ２を収納し、収納した第２ガスＧ２を処理容器２の内部に供給する。
ガス収納部８０は、例えば、第２ガスＧ２を収納した高圧ボンベなどとすることができる。
ガス収納部８０とガス制御部８１は、配管を介して接続されている。 The second gas supply unit 8 supplies the second gas G 2 to the processing space 22 inside the processing container 2.
The second gas supply unit 8 includes a gas storage unit 80, a gas control unit 81, and an on-off valve 82. The gas storage unit 80 stores the second gas G2 and supplies the stored second gas G2 into the processing container 2.
The gas storage unit 80 may be, for example, a high-pressure cylinder that stores the second gas G2.
The gas storage unit 80 and the gas control unit 81 are connected via a pipe.

ガス制御部８１は、ガス収納部８０から処理容器２の内部に第２ガスＧ２を供給する際に流量や圧力などを制御する。
ガス制御部８１は、例えば、ＭＦＣ（Mass Flow Controller）などとすることができる。
ガス制御部８１と開閉弁８２は、配管を介して接続されている。
開閉弁８２は、配管を介して、処理容器２に設けられたガス供給口２０ｃに接続されている。
開閉弁８２は、第２ガスＧ２の供給と停止を制御する。
開閉弁８２は、例えば、２ポート電磁弁などとすることができる。
なお、開閉弁８２の機能をガス制御部８１に持たせることもできる。 The gas control unit 81 controls the flow rate, pressure, and the like when supplying the second gas G2 from the gas storage unit 80 into the processing container 2.
The gas control unit 81 can be, for example, an MFC (Mass Flow Controller).
The gas control unit 81 and the on-off valve 82 are connected via a pipe.
The on-off valve 82 is connected to a gas supply port 20c provided in the processing container 2 via a pipe.
The on-off valve 82 controls the supply and stop of the second gas G2.
The on-off valve 82 can be, for example, a 2-port solenoid valve.
The function of the on-off valve 82 can be given to the gas control unit 81.

第２ガスＧ２は、プラズマＰにより励起、活性化された際に被処理物１００を化学的にエッチングすることができる中性活性種が生成されないものとすることができる。
なお、第２ガスＧ２に関する詳細は後述する。
また、２種類のガスを供給する場合を例示したが、ガス収納部、ガス制御部、および開閉弁を３組以上設けて３種類以上のガスを供給するようにしてもよい。 The second gas G 2 may not generate a neutral active species that can chemically etch the workpiece 100 when excited and activated by the plasma P.
Details regarding the second gas G2 will be described later.
Moreover, although the case where 2 types of gas are supplied was illustrated, you may make it provide 3 or more types of gas by providing 3 or more sets of gas storage parts, gas control parts, and on-off valves.

検出部９は、被処理物１００のエッチング処理が施される側の面（溝１００ｃが形成される側の面）とは反対側の面に対して垂直な方向から検出光Ｌ１を入射させる。また、検出部９は、底面１００ａからの反射光Ｌ２に基づいて底面１００ａの位置の変化、ひいてはエッチングレートの変化を演算する。
なお、検出部９に関する詳細は後述する。 The detection unit 9 causes the detection light L1 to enter from a direction perpendicular to the surface opposite to the surface on which the object to be processed 100 is subjected to the etching process (the surface on which the groove 100c is formed). Further, the detection unit 9 calculates a change in the position of the bottom surface 100a, and hence a change in the etching rate, based on the reflected light L2 from the bottom surface 100a.
Details regarding the detection unit 9 will be described later.

制御部１０は、プラズマ処理装置１に設けられた各要素の動作を制御する。
制御部１０は、例えば、ゲートバルブ２０ｂに設けられた図示しないゲート開閉機構を制御して、扉２０ｂ１を開閉させる。
制御部１０は、例えば、載置部３に設けられた図示しない保持機構を制御して、載置された被処理物１００の保持と解放を行わせる。
制御部１０は、例えば、電源４０および整合器４１を制御して、バイアス制御用の高周波電力を電極３０に印加させる。 The control unit 10 controls the operation of each element provided in the plasma processing apparatus 1.
For example, the control unit 10 controls a gate opening / closing mechanism (not shown) provided in the gate valve 20b to open / close the door 20b1.
For example, the control unit 10 controls a holding mechanism (not shown) provided in the placement unit 3 to hold and release the workpiece 100 placed.
For example, the control unit 10 controls the power supply 40 and the matching unit 41 to apply high-frequency power for bias control to the electrode 30.

制御部１０は、例えば、電源５１および整合器５２を制御して、プラズマＰ発生用の高周波電力を電極５０に印加させる。
制御部１０は、例えば、処理容器２の内圧を検出する図示しない真空計などの出力に基づいて、圧力制御部６１を制御して、処理容器２の内部が所定の圧力となるように減圧させる。 For example, the control unit 10 controls the power source 51 and the matching unit 52 to apply high-frequency power for generating plasma P to the electrode 50.
For example, the control unit 10 controls the pressure control unit 61 based on an output of a vacuum gauge (not shown) that detects the internal pressure of the processing container 2 so that the inside of the processing container 2 has a predetermined pressure. .

制御部１０は、例えば、ガス制御部７１を制御して、処理空間２２に供給する第１ガスＧ１の流量や圧力などを制御させる。
制御部１０は、例えば、開閉弁７２を制御して、第１ガスＧ１の供給と供給の停止を行わせる。
制御部１０は、例えば、ガス制御部８１を制御して、処理空間２２に供給する第２ガスＧ２の流量や圧力などを制御させる。
制御部１０は、例えば、開閉弁８２を制御して、第２ガスＧ２の供給と供給の停止を行わせる。
この場合、第２ガスＧ２は常時供給するようにしてもよい。
後述する様に、制御部１０は、第１ガス供給部７を制御して、第１ガスＧ１を供給し、生成された中性活性種により被処理物１００をエッチングする工程（以降、被処理物１００をエッチングする工程と称する）と、第１ガスＧ１の供給を停止または供給量を減少させてエッチングされた部分の断面形状を修正する工程（以降、エッチングされた部分の断面形状を修正する工程と称する）と、を実行させる。
この場合、制御部１０は、被処理物１００をエッチングする工程と、エッチングされた部分の断面形状を修正する工程と、を交互に実行させることができる。
制御部１０は、エッチングされた部分の断面形状を修正する工程において、検出部９により求められたエッチングレートが所定の値以下となった場合には、エッチングされた部分の断面形状を修正する工程から被処理物１００をエッチングする工程に切り換える。 For example, the control unit 10 controls the gas control unit 71 to control the flow rate or pressure of the first gas G1 supplied to the processing space 22.
For example, the control unit 10 controls the opening / closing valve 72 to supply and stop the supply of the first gas G1.
For example, the control unit 10 controls the gas control unit 81 to control the flow rate or pressure of the second gas G2 supplied to the processing space 22.
For example, the control unit 10 controls the on-off valve 82 to supply and stop the supply of the second gas G2.
In this case, the second gas G2 may be constantly supplied.
As will be described later, the control unit 10 controls the first gas supply unit 7, supplies the first gas G1, and etches the object 100 to be processed by the generated neutral active species (hereinafter referred to as the object to be processed). And a step of correcting the cross-sectional shape of the etched portion by stopping the supply of the first gas G1 or reducing the supply amount (hereinafter, the cross-sectional shape of the etched portion is corrected). (Referred to as a process).
In this case, the control unit 10 can alternately execute the process of etching the workpiece 100 and the process of correcting the cross-sectional shape of the etched part.
In the step of correcting the cross-sectional shape of the etched portion, the control unit 10 corrects the cross-sectional shape of the etched portion when the etching rate obtained by the detection unit 9 is equal to or lower than a predetermined value. To the step of etching the object 100 to be processed.

次に、検出部９についてさらに説明する。
図２は、検出部９を例示するための模式図である。
図２に示すように、検出部９には窓部９０、接続部９１、レンズ９２、ホルダ９３、伝送部９４、光源９５、分光部９６、演算部９７が設けられている。
検出部９は、載置部３に載置された被処理物１００の載置部３に対峙する側の面に検出光Ｌ１を入射させ、被処理物１００からの反射光Ｌ２に基づいて、エッチングレートの変化を求める。 Next, the detection unit 9 will be further described.
FIG. 2 is a schematic diagram for illustrating the detection unit 9.
As shown in FIG. 2, the detection unit 9 includes a window 90, a connection unit 91, a lens 92, a holder 93, a transmission unit 94, a light source 95, a spectroscopic unit 96, and a calculation unit 97.
The detection unit 9 causes the detection light L1 to be incident on the surface of the workpiece 100 placed on the placement unit 3 on the side facing the placement unit 3, and based on the reflected light L2 from the workpiece 100, Change in etching rate is obtained.

窓部９０は、石英などの透光性を有する材料から形成され、電極３０の内部に設けられている。また、窓部９０の一端は電極３０の上面から露出し、他端は接続部９１の端部に接続されている。
接続部９１は、軸方向の端面間を貫通する段付きの孔部９１ａを有している。孔部９１ａの一方の開口部には窓部９０が設けられ、孔部９１ａの他方の開口部近傍にはホルダ９３が保持されている。 The window 90 is formed from a light-transmitting material such as quartz and is provided inside the electrode 30. One end of the window 90 is exposed from the upper surface of the electrode 30, and the other end is connected to the end of the connection portion 91.
The connecting portion 91 has a stepped hole portion 91a penetrating between end faces in the axial direction. A window 90 is provided at one opening of the hole 91a, and a holder 93 is held near the other opening of the hole 91a.

ホルダ９３は、軸方向の端面間を貫通する段付きの孔部９３ａを有し、一方の端部近傍が接続部９１に保持されている。接続部９１に保持される側の孔部９３ａの開口部近傍にはレンズ９２が設けられている。また、接続部９１に保持される側とは反対側の孔部９３ａの開口部近傍には伝送部９４が保持されている。
レンズ９２は、検出光Ｌ１、反射光Ｌ２を集光する。例えば、レンズ９２は、伝送部９４から出射された検出光Ｌ１を被処理物１００における検出位置に集光させる。また、レンズ９２は、被処理物１００からの反射光Ｌ２を集光して伝送部９４に入射させる。なお、１つのレンズ９２が設けられる場合を例示したがこれに限定されるわけではない。例えば、複数のレンズが設けられたり、フィルタなどの他の光学要素などが設けられたりすることもできる。なお、レンズ９２は、伝送部９４を検出位置に接近させるようにして設置すれば設けなくてもよい。 The holder 93 has a stepped hole portion 93 a penetrating between end surfaces in the axial direction, and the vicinity of one end portion is held by the connection portion 91. A lens 92 is provided in the vicinity of the opening of the hole 93 a on the side held by the connecting portion 91. In addition, a transmission unit 94 is held in the vicinity of the opening of the hole 93a opposite to the side held by the connection unit 91.
The lens 92 condenses the detection light L1 and the reflected light L2. For example, the lens 92 condenses the detection light L 1 emitted from the transmission unit 94 at a detection position in the object 100 to be processed. The lens 92 condenses the reflected light L2 from the object 100 to be incident on the transmission unit 94. In addition, although the case where the one lens 92 is provided was illustrated, it is not necessarily limited to this. For example, a plurality of lenses may be provided, or other optical elements such as a filter may be provided. The lens 92 may not be provided if the transmission unit 94 is installed so as to approach the detection position.

伝送部９４は、検出光Ｌ１、反射光Ｌ２を伝送する。例えば、伝送部９４は、光源９５から出射した検出光Ｌ１を伝送し、レンズ９２に向けて出射する。また、伝送部９４は、レンズ９２から出射した反射光Ｌ２を伝送し、分光部９６に向けて出射する。伝送部９４は、例えば、光ファイバーなどを用いたものとすることができる。 The transmission unit 94 transmits the detection light L1 and the reflected light L2. For example, the transmission unit 94 transmits the detection light L 1 emitted from the light source 95 and emits it toward the lens 92. The transmission unit 94 transmits the reflected light L 2 emitted from the lens 92 and emits it toward the spectroscopic unit 96. The transmission unit 94 can use, for example, an optical fiber.

光源９５は、検出光Ｌ１を出射する。検出光Ｌ１は、波長が４００ｎｍ以下の光、例えば、紫外光とすることができる。光源９５は、例えば、高い光量を有する紫外光を出射することができる水銀キセノンランプを備えたものとすることができる。 The light source 95 emits detection light L1. The detection light L1 can be light having a wavelength of 400 nm or less, for example, ultraviolet light. The light source 95 may include, for example, a mercury xenon lamp that can emit ultraviolet light having a high light quantity.

分光部９６は、入射した反射光Ｌ２から特定の波長の光を分離する。光源９５から出射する検出光Ｌ１の波長を単一のものとすることが難しい場合がある。その様な場合には、分光部９６により特定の波長の光を分離するようにすれば、検出精度を向上させることができる。なお、分光部９６は必ずしも必要ではなく、必要に応じて設けるようにすればよい。 The spectroscopic unit 96 separates light having a specific wavelength from the incident reflected light L2. It may be difficult to make the wavelength of the detection light L1 emitted from the light source 95 as a single wavelength. In such a case, if the spectroscopic unit 96 separates light of a specific wavelength, the detection accuracy can be improved. Note that the spectroscopic unit 96 is not necessarily required, and may be provided as necessary.

演算部９７は、反射光Ｌ２のうち、分光部９６により分離された光に基づいて、底面１００ａの位置の変化、ひいてはエッチングレートを演算する。また、演算部９７は、例えば、所定の時間毎にエッチングレートを演算することでエッチングレートの変化を求める。求められたエッチングレートの変化に関する情報は、プラズマ処理装置１の動作を制御する制御部１０に送られる。
制御部１０は、エッチングレートの変化に関する情報に基づいて、後述する工程の切り換え時期を判断し、工程の切り換えを実行する。
なお、演算部９７の機能を制御部１０に持たせることもできる。 The calculation unit 97 calculates a change in the position of the bottom surface 100a, and hence the etching rate, based on the light separated by the spectroscopic unit 96 in the reflected light L2. Moreover, the calculating part 97 calculates | requires the change of an etching rate by calculating an etching rate for every predetermined time, for example. Information about the obtained change in the etching rate is sent to the control unit 10 that controls the operation of the plasma processing apparatus 1.
The control unit 10 determines a process switching timing, which will be described later, based on the information related to the change in the etching rate, and executes the process switching.
The function of the calculation unit 97 can also be given to the control unit 10.

図３は、検出部９の作用を例示するための模式断面図である。
被処理物１００は、石英などの透光性を有する材料から形成されている。
被処理物１００のエッチング処理が施される側の面には、ハードマスク（エッチングマスク）１０１が設けられている。
ハードマスク１０１は、クロムなどの金属を含み、被処理物１００に所望の溝１００ｃを形成するためのパターンを有する。
ハードマスク１０１により覆われた領域はエッチングされず、ハードマスク１０１から露出した領域はエッチングされる。そのため、ハードマスク１０１から露出した領域に所望の溝１００ｃを形成することができる。 FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for illustrating the operation of the detection unit 9.
The object to be processed 100 is made of a light-transmitting material such as quartz.
A hard mask (etching mask) 101 is provided on the surface of the object 100 to be etched.
The hard mask 101 includes a metal such as chromium, and has a pattern for forming a desired groove 100 c in the workpiece 100.
The region covered with the hard mask 101 is not etched, and the region exposed from the hard mask 101 is etched. Therefore, a desired groove 100c can be formed in a region exposed from the hard mask 101.

ここで、図３に示すように、被処理物１００の主面に対して傾いた方向から検出光Ｌ３を入射させると、底面１００ａを透過した光が溝１００ｃの側壁面１００ｂやハードマスク１０１の側面などにおいて反射される。そのため、底面１００ａからの反射光に、溝１００ｃの側壁面１００ｂやハードマスク１０１の側面などからの反射光が混入するおそれがある。 Here, as shown in FIG. 3, when the detection light L3 is incident from a direction inclined with respect to the main surface of the workpiece 100, the light transmitted through the bottom surface 100a is incident on the side wall surface 100b of the groove 100c or the hard mask 101. Reflected at the side. Therefore, the reflected light from the bottom surface 100a may be mixed with the reflected light from the side wall surface 100b of the groove 100c, the side surface of the hard mask 101, or the like.

近年においては、被処理物１００に形成される溝１００ｃが微細化される傾向にあり、被処理物１００の主面に対して傾いた方向から検出光Ｌ３を入射させると底面１００ａ以外からの反射光の影響が大きなものとなる。そのため、検出精度が悪化して、後述する工程の切り換えタイミングがずれるおそれがある。 In recent years, the groove 100c formed in the workpiece 100 tends to be miniaturized, and when the detection light L3 is incident from a direction inclined with respect to the main surface of the workpiece 100, reflection from other than the bottom surface 100a. The effect of light becomes large. For this reason, the detection accuracy is deteriorated, and there is a possibility that the switching timing of the process described later is shifted.

そこで、検出部９においては、被処理物１００の主面に対して垂直な方向から検出光Ｌ１を入射させるようにしている。被処理物１００の主面に対して垂直な方向から検出光Ｌ１を入射させれば、溝１００ｃの側壁面１００ｂやハードマスク１０１の側面などからの反射光による影響を抑制することができる。なお、図３においては、検出光Ｌ１のうち、底面１００ａに入射するものを検出光Ｌ１１、ハードマスク１０１に入射するものを検出光Ｌ１２としている。また、反射光Ｌ２のうち、底面１００ａからのものを反射光Ｌ２１、ハードマスク１０１からのものを反射光Ｌ２２としている。 Therefore, in the detection unit 9, the detection light L 1 is incident from a direction perpendicular to the main surface of the workpiece 100. If the detection light L1 is incident from a direction perpendicular to the main surface of the workpiece 100, the influence of reflected light from the side wall surface 100b of the groove 100c, the side surface of the hard mask 101, or the like can be suppressed. In FIG. 3, the detection light L1 that is incident on the bottom surface 100a is the detection light L11, and the light that is incident on the hard mask 101 is the detection light L12. Of the reflected light L2, the light from the bottom surface 100a is reflected light L21, and the light from the hard mask 101 is reflected light L22.

この場合、ハードマスク１０１により覆われた領域はエッチングされないので、ハードマスク１０１からの反射光Ｌ２２の位相の変化は極めて少ないことになる。一方、底面１００ａはエッチングされることによりその位置が変化するため、底面１００ａからの反射光Ｌ２１の位相は変化することになる。この場合、反射光Ｌ２は、反射光Ｌ２１と反射光Ｌ２２とにより干渉光となる。 In this case, since the region covered with the hard mask 101 is not etched, the phase change of the reflected light L22 from the hard mask 101 is extremely small. On the other hand, since the position of the bottom surface 100a is changed by etching, the phase of the reflected light L21 from the bottom surface 100a is changed. In this case, the reflected light L2 becomes interference light by the reflected light L21 and the reflected light L22.

次に、エッチングレートの演算方法を例示する。
反射光Ｌ２の一周期Ｔの間にエッチングされた量Ｈは以下の式で求めることができる。

ここで、Ｈは反射光Ｌ２の一周期Ｔの間にエッチングされる量、Ｓは検出光Ｌ１の波長、ｎは被処理物１００の屈折率である。
反射光Ｌ２の一周期Ｔにおける処理時間と、エッチングされた量Ｈとからエッチングレートを演算することができる。
また、例えば、所定の時間毎にエッチングレートの演算を行うことでエッチングレートの変化を求めることができる。 Next, an etching rate calculation method will be exemplified.
The amount H etched during one period T of the reflected light L2 can be obtained by the following equation.

Here, H is the amount etched during one period T of the reflected light L2, S is the wavelength of the detection light L1, and n is the refractive index of the workpiece 100.
The etching rate can be calculated from the processing time in one period T of the reflected light L2 and the etched amount H.
For example, the change in the etching rate can be obtained by calculating the etching rate every predetermined time.

すなわち、演算部９７は、反射光Ｌ２の強度変化、変化時間などから反射光Ｌ２の一周期Ｔの間にエッチングされた量Ｈを演算し、反射光Ｌ２の一周期Ｔにおける処理時間と演算されたエッチングされた量Ｈとからエッチングレートを演算する。
また、演算部９７は、例えば、所定の時間毎にエッチングレートの演算を行うことでエッチングレートの変化を求める。 That is, the calculation unit 97 calculates the amount H etched during one period T of the reflected light L2 from the intensity change and change time of the reflected light L2, and is calculated as the processing time in one period T of the reflected light L2. The etching rate is calculated from the etched amount H.
In addition, the calculation unit 97 obtains a change in the etching rate, for example, by calculating the etching rate every predetermined time.

次に、被処理物１００における溝１００ｃの形成（エッチング処理）についてさらに説明する。
被処理物１００が石英ガラス基板である場合には、第１ガスＧ１は、例えば、炭素原子とフッ素原子を有するガスとすることができる。
例えば、第１ガスＧ１は、ＣＨＦ_３、ＣＦ_４、Ｃ_４Ｆ_８などとすることができる。
そのため、第１ガスＧ１をプラズマＰにより励起、活性化すると、被処理物１００を化学的にエッチングすることができる中性活性種が生成される。 Next, the formation (etching process) of the groove 100c in the workpiece 100 will be further described.
When the workpiece 100 is a quartz glass substrate, the first gas G1 can be, for example, a gas having carbon atoms and fluorine atoms.
For example, the first gas G1 can be CHF ₃ , CF ₄ , C ₄ F ₈ or the like.
Therefore, when the first gas G1 is excited and activated by the plasma P, neutral active species capable of chemically etching the workpiece 100 are generated.

ここで、中性活性種による化学的なエッチングは、等方性を有するエッチングであるため、溝１００ｃの深さ方向と、溝１００ｃの深さ方向に直交する方向において、ほぼ同量のエッチングが行われる。
また、溝１００ｃの底部側には中性活性種が到達し難いので、溝１００ｃの側壁面１００ｂは傾斜面となる。（図５（ａ）を参照）
そのため、第１ガスＧ１を用いてエッチング処理を施せば、溝１００ｃの断面形状が所定のものとなるように制御することが困難となる。 Here, since the chemical etching by the neutral active species is an isotropic etching, the etching of almost the same amount is performed in the depth direction of the groove 100c and the direction perpendicular to the depth direction of the groove 100c. Done.
Further, since neutral active species hardly reach the bottom side of the groove 100c, the side wall surface 100b of the groove 100c is an inclined surface. (See Fig. 5 (a))
Therefore, if the etching process is performed using the first gas G1, it is difficult to control the cross-sectional shape of the groove 100c to be a predetermined one.

ここで、本発明者らの得た知見によれば、処理空間２２に含まれる第１ガスＧ１の量が多ければ第１ガスＧ１から多くの種類の中性活性種が生成される。中性活性種の種類が多ければ、等方性を有するエッチングとなりやすくなる。
一方、処理空間２２に含まれる第１ガスＧ１の量（濃度）を極めて少なくすれば、第１ガスＧ１から生成される中性活性種の種類が少なくなる。そのため、異方性を有するエッチングとなりやすくなる。 Here, according to the knowledge obtained by the present inventors, if the amount of the first gas G1 contained in the processing space 22 is large, many types of neutral active species are generated from the first gas G1. If there are many types of neutral active species, it becomes easier to etch with isotropic properties.
On the other hand, if the amount (concentration) of the first gas G1 contained in the processing space 22 is extremely reduced, the types of neutral active species generated from the first gas G1 are reduced. Therefore, it becomes easy to become etching which has anisotropy.

例えば、第１ガスＧ１がＣＨＦ_３の場合、処理空間２２に含まれる第１ガスＧ１の量が少なければ生成された中性活性種全体に占めるＣＦ３ラジカルの割合が多くなり、処理空間２２に含まれる第１ガスＧ１の量が多ければ生成された中性活性種全体に占めるＣＦ３ラジカルの割合が少なくなる。ＣＦ３ラジカルの割合が多くなれば、異方性を有するエッチングとなりやすくなる。 For example, when the first gas G1 is CHF ₃ , if the amount of the first gas G1 contained in the processing space 22 is small, the proportion of CF3 radicals in the generated neutral active species increases and is contained in the processing space 22. If the amount of the first gas G1 to be generated is large, the proportion of CF3 radicals in the total generated neutral active species decreases. As the proportion of CF3 radicals increases, etching with anisotropy tends to occur.

そのため、処理空間２２に含まれる第１ガスＧ１の量を変化させることで、等方性を有するエッチングと、異方性を有するエッチングとを切り換えることができる。
すなわち、処理空間２２に含まれる第１ガスＧ１の量を極めて少なくすれば、異方性を有するエッチングとすることができる。
そして、異方性を有するエッチングにより、傾斜面となっている側壁面１００ｂを除去することで、溝１００ｃの断面形状が所定のものとなるように修正することができる。（図５（ｂ）を参照）
ただし、処理空間２２に含まれる第１ガスＧ１の量を極めて少なくすれば、プラズマＰの維持が困難となる。
そのため、処理空間２２に含まれる第１ガスＧ１の量を極めて少なくする際には、第１ガスＧ１の供給を停止もしくは供給量を減少させるとともに、第２ガスＧ２を供給するようにしている。 Therefore, by changing the amount of the first gas G1 contained in the processing space 22, it is possible to switch between isotropic etching and anisotropic etching.
That is, if the amount of the first gas G1 contained in the processing space 22 is extremely reduced, etching having anisotropy can be achieved.
Then, by removing the inclined side wall surface 100b by anisotropic etching, the cross-sectional shape of the groove 100c can be corrected to be a predetermined one. (See Fig. 5 (b))
However, if the amount of the first gas G1 contained in the processing space 22 is extremely reduced, it is difficult to maintain the plasma P.
Therefore, when the amount of the first gas G1 contained in the processing space 22 is extremely reduced, the supply of the first gas G1 is stopped or the supply amount is reduced, and the second gas G2 is supplied.

この場合、第２ガスＧ２を常時供給し、第１ガスＧ１の供給と、供給の停止（もしくは供給量の減少）を行うようにしてもよい。 In this case, the second gas G2 may be constantly supplied, and the supply of the first gas G1 and the supply stop (or reduction of the supply amount) may be performed.

第２ガスＧ２は、主に、プラズマＰの維持のために供給される。
そのため、第２ガスＧ２は、プラズマＰにより励起、活性化された際に被処理物１００を化学的にエッチングすることができる中性活性種が生成されないものとしている。
例えば、第２ガスＧ２は、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどとすることができる。 The second gas G2 is mainly supplied for maintaining the plasma P.
For this reason, the second gas G2 is assumed not to generate neutral active species that can chemically etch the workpiece 100 when excited and activated by the plasma P.
For example, the second gas G2 can be nitrogen gas, argon gas, helium gas, or the like.

ここで、第１ガスＧ１の供給を停止すれば、中性活性種が生成されずエッチングが進まないように思える。
しかしながら、処理空間２２には第１ガスＧ１が残留しているのでしばらくの間は中性活性種が生成される。また、溝１００ｃの側壁面１００ｂには、フッ素などを含む副生成物が付着しており、副生成物が分解することで被処理物１００がエッチングされる成分が生成される。
そのため、第１ガスＧ１の供給を停止もしくは供給量を極めて少なくしても、エッチングが進むことになる。
この場合、第２ガスＧ２は、残留する第１ガスＧ１から生成された中性活性種を被処理物１００に搬送するキャリアガスの機能をも有することになる。 Here, it seems that if the supply of the first gas G1 is stopped, the neutral active species are not generated and the etching does not proceed.
However, since the first gas G1 remains in the processing space 22, neutral active species are generated for a while. Further, a by-product containing fluorine or the like is attached to the side wall surface 100b of the groove 100c, and a component by which the workpiece 100 is etched is generated by the decomposition of the by-product.
Therefore, the etching proceeds even if the supply of the first gas G1 is stopped or the supply amount is extremely reduced.
In this case, the second gas G2 also has a function of a carrier gas that conveys the neutral active species generated from the remaining first gas G1 to the workpiece 100.

ただし、第１ガスＧ１の供給を停止もしくは供給量を極めて少なくすれば、エッチングレートは徐々に低下することになる。
そのため、溝１００ｃの深さをさらに深くしたい場合には、被処理物１００をエッチングする工程に切り換えて、以降は前述した工程を交互に繰り返す様にすればよい。 However, if the supply of the first gas G1 is stopped or the supply amount is extremely reduced, the etching rate gradually decreases.
Therefore, when it is desired to further increase the depth of the groove 100c, the process may be switched to the process of etching the workpiece 100, and thereafter, the above-described processes may be repeated alternately.

前述した工程を交互に繰り返す場合、エッチングされた部分の断面形状を修正する工程における処理時間が長くなると、生産効率の低下が顕著になるおそれがある。
また、エッチングされた部分の断面形状を修正する工程における処理時間が長くなると、第２ガスＧ２から生成されたイオンによりハードマスク１０１にダメージが発生するおそれがある。
一方、エッチングされた部分の断面形状を修正する工程における処理時間が短すぎると、溝１００ｃの断面形状が所定のものとなるように修正することが困難となる。 When the above steps are repeated alternately, if the processing time in the step of correcting the cross-sectional shape of the etched portion becomes long, the production efficiency may be significantly reduced.
In addition, if the processing time in the step of correcting the cross-sectional shape of the etched portion becomes long, the hard mask 101 may be damaged by the ions generated from the second gas G2.
On the other hand, if the processing time in the step of correcting the cross-sectional shape of the etched portion is too short, it is difficult to correct the cross-sectional shape of the groove 100c to be a predetermined one.

この場合、エッチングされた部分の断面形状を修正する工程から、被処理物１００をエッチングする工程への切り換えは、エッチングレートの変化、すなわち、エッチングレートの低下に基づいて判断することができる。 In this case, switching from the process of correcting the cross-sectional shape of the etched portion to the process of etching the workpiece 100 can be determined based on a change in the etching rate, that is, a decrease in the etching rate.

図４は、工程の切り換えを例示するための模式図である。
図４中における０からＴ１の期間、Ｔ２からＴ３の期間は、被処理物１００をエッチングする工程である。
Ｔ１からＴ２の期間、Ｔ３からＴ４の期間は、エッチングされた部分の断面形状を修正する工程である。
図４中における線の傾きがエッチングレートとなる。 FIG. 4 is a schematic diagram for illustrating process switching.
A period from 0 to T1 and a period from T2 to T3 in FIG. 4 are steps for etching the workpiece 100.
The period from T1 to T2 and the period from T3 to T4 are processes for correcting the cross-sectional shape of the etched portion.
The slope of the line in FIG. 4 is the etching rate.

例えば、被処理物１００を石英ガラス基板、第１ガスＧ１をＣＨＦ_３、第２ガスＧ２を窒素ガス、被処理物１００をエッチングする工程におけるエッチングレートをαとした場合に、図４に示すように、エッチングされた部分の断面形状を修正する工程におけるエッチングレートが０．９・αとなった時点で、被処理物１００をエッチングする工程へ切り換えるようにすることができる。
この様にすれば、形成される溝１００ｃの断面形状の精度を向上させることができ、かつ、生産効率の向上を図ることができる。 For example, when the processing object 100 is a quartz glass substrate, the first gas G1 is CHF ₃ , the second gas G2 is nitrogen gas, and the etching rate in the process of etching the processing object 100 is α, as shown in FIG. In addition, when the etching rate in the step of correcting the cross-sectional shape of the etched portion reaches 0.9 · α, the process can be switched to the step of etching the workpiece 100.
In this way, the accuracy of the cross-sectional shape of the groove 100c to be formed can be improved, and the production efficiency can be improved.

図５（ａ）、（ｂ）は、溝１００ｃの形成を例示するための模式工程断面図である。
前述したように、被処理物１００をエッチングする工程においては、等方性を有するエッチングが行われる。
この場合、溝１００ｃの底部側には中性活性種が到達し難いので、溝１００ｃの断面形状は、図５（ａ）に示すように台形となる。すなわち、溝１００ｃの側壁面１００ｂは傾斜面となる。 5A and 5B are schematic process cross-sectional views for illustrating the formation of the groove 100c.
As described above, in the step of etching the workpiece 100, isotropic etching is performed.
In this case, since the neutral active species hardly reach the bottom side of the groove 100c, the cross-sectional shape of the groove 100c is a trapezoid as shown in FIG. That is, the side wall surface 100b of the groove 100c is an inclined surface.

エッチングされた部分の断面形状を修正する工程においては、異方性を有するエッチングが行われる。
そのため、異方性を有するエッチングにより、溝１００ｃの側壁面１００ｂが除去されて、図５（ｂ）に示すように、傾斜角度θを大きくすることができる。
すなわち、溝１００ｃの断面形状が所定のものとなるように修正することができる。
そして、前述した工程を交互に繰り返すことで、所定の断面形状を有し、深さの深い溝１００ｃを形成することができる。
また、本発明者らの得た知見によれば、被処理物１００が石英ガラス基板の場合には、第１ガスＧ１をＣＨＦ_３、第２ガスを窒素ガスとすれば、断面形状の制御が容易となる。 In the step of correcting the cross-sectional shape of the etched portion, etching having anisotropy is performed.
Therefore, the sidewall surface 100b of the groove 100c is removed by etching having anisotropy, and the inclination angle θ can be increased as shown in FIG.
That is, the cross-sectional shape of the groove 100c can be corrected to be a predetermined one.
And the groove | channel 100c which has a predetermined | prescribed cross-sectional shape and is deep can be formed by repeating the process mentioned above alternately.
Further, according to the knowledge obtained by the present inventors, when the workpiece 100 is a quartz glass substrate, the cross-sectional shape can be controlled by using CHF ₃ as the first gas G1 and nitrogen gas as the second gas. It becomes easy.

次に、プラズマ処理装置１の作用とともに本実施の形態に係るプラズマ処理方法について例示をする。
ゲートバルブ２０ｂの扉２０ｂ１を、図示しないゲート開閉機構により開く。
図示しない搬送部により、搬入搬出口２０ａから被処理物１００を処理容器２内に搬入する。搬入された被処理物１００は載置部３上に載置され、載置部３に内蔵された図示しない静電チャックなどにより保持される。
被処理物１００のエッチング処理が施される側の面には、ハードマスク１０１が設けられている。 Next, the plasma processing method according to the present embodiment will be illustrated together with the operation of the plasma processing apparatus 1.
The door 20b1 of the gate valve 20b is opened by a gate opening / closing mechanism (not shown).
The workpiece 100 is carried into the processing container 2 from the carry-in / out port 20a by a not-shown conveyance unit. The loaded object 100 is placed on the placement unit 3 and held by an electrostatic chuck (not shown) incorporated in the placement unit 3.
A hard mask 101 is provided on the surface of the object 100 to be etched.

図示しない搬送部を処理容器２の外に退避させる。
図示しないゲート開閉機構によりゲートバルブ２０ｂの扉２０ｂ１を閉じる。
減圧部６により処理容器２内が所定の圧力となるように減圧される。この際、処理容器２の内圧を検出する図示しない真空計などの出力に基づいて、処理容器２の内圧が所定の圧力となるように圧力制御部６１により制御される。 A transport unit (not shown) is retracted out of the processing container 2.
The door 20b1 of the gate valve 20b is closed by a gate opening / closing mechanism (not shown).
The decompression unit 6 decompresses the processing container 2 to a predetermined pressure. At this time, based on the output of a vacuum gauge (not shown) that detects the internal pressure of the processing container 2, the pressure control unit 61 controls the internal pressure of the processing container 2 to be a predetermined pressure.

次に、第１ガス供給部７から処理容器２内の処理空間２２に第１ガスＧ１を供給する。次に、電源５１により所定の周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚの周波数）を有する高周波電力が電極５０に印加される。また、電源４１により所定の周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚ以下の周波数）を有する高周波電力が電極３０に印加される。 Next, the first gas G 1 is supplied from the first gas supply unit 7 to the processing space 22 in the processing container 2. Next, high frequency power having a predetermined frequency (for example, a frequency of 13.56 MHz) is applied to the electrode 50 by the power source 51. In addition, high frequency power having a predetermined frequency (for example, a frequency of 13.56 MHz or less) is applied to the electrode 30 by the power source 41.

すると、電極５０が誘導結合型電極を構成するので、窓部２１を介して電磁場が処理容器２の内部に導入される。そのため、処理容器２の内部に導入された電磁場により処理空間２２にプラズマＰが発生する。発生したプラズマＰにより第１ガスＧ１が励起、活性化されて中性活性種が生成される。生成された中性活性種は、処理空間２２内を下降して被処理物１００の表面に到達し、等方性を有するエッチング処理が施される。 Then, since the electrode 50 constitutes an inductively coupled electrode, an electromagnetic field is introduced into the processing container 2 through the window portion 21. Therefore, plasma P is generated in the processing space 22 by the electromagnetic field introduced into the processing container 2. The generated gas P excites and activates the first gas G1 to generate neutral active species. The generated neutral active species descends in the processing space 22 and reaches the surface of the workpiece 100, and isotropically etched.

所定の時間の経過後、または、検出部９により検出されたエッチング量に基づいて、被処理物１００をエッチングする工程から、エッチングされた部分の断面形状を修正する工程に切り換える。 After the elapse of a predetermined time or based on the etching amount detected by the detection unit 9, the process is switched from the process of etching the workpiece 100 to the process of correcting the cross-sectional shape of the etched part.

すなわち、第１ガス供給部７により第１ガスＧ１の供給を停止もしくは供給量を極めて少なくする。
この場合、第１ガスＧ１の供給を停止もしくは供給量を極めて少なくすることに併せて第２のガスＧ２を供給することもできるが、第２のガスＧ２は常時供給することもできる。
すると、等方性を有するエッチングから、異方性を有するエッチングに切り換わり、溝１００ｃの断面形状が所定のものとなるように修正される。 That is, the supply of the first gas G1 is stopped by the first gas supply unit 7 or the supply amount is extremely reduced.
In this case, the supply of the first gas G1 can be stopped or the second gas G2 can be supplied together with the supply amount being extremely reduced, but the second gas G2 can also be supplied constantly.
Then, the etching having isotropic property is switched to the etching having anisotropy, and the cross-sectional shape of the groove 100c is corrected to be a predetermined one.

また、必要に応じて、前述した工程を交互に繰り返すことができる。
この場合、エッチングされた部分の断面形状を修正する工程から、被処理物１００をエッチングする工程への切り換えは、エッチングレートの変化、すなわち、エッチングレートの低下に基づいて判断することができる。 Moreover, the process mentioned above can be repeated alternately as needed.
In this case, switching from the process of correcting the cross-sectional shape of the etched portion to the process of etching the workpiece 100 can be determined based on a change in the etching rate, that is, a decrease in the etching rate.

検出部９は、底面１００ａからの反射光Ｌ２に基づいて底面１００ａの位置の変化、ひいてはエッチングレートの変化を演算する。
制御部１０は、演算されたエッチングレートの変化に関する情報に基づいて、工程の切り換えを行う。 The detection unit 9 calculates a change in the position of the bottom surface 100a, and thus a change in the etching rate, based on the reflected light L2 from the bottom surface 100a.
The control unit 10 switches processes based on the calculated information on the change in etching rate.

以上に説明したように、本実施の形態に係るプラズマ処理方法は、以下の工程を備えることができる。
第１ガスＧ１から生成された中性活性種により、被処理物１００をエッチングする工程。
第１ガスＧ１の供給を停止または供給量を減少させてエッチングされた部分の断面形状を修正する工程。 As described above, the plasma processing method according to the present embodiment can include the following steps.
The process of etching the to-be-processed object 100 with the neutral active species produced | generated from 1st gas G1.
A step of correcting the cross-sectional shape of the etched portion by stopping the supply of the first gas G1 or reducing the supply amount.

この場合、被処理物１００をエッチングする工程と、エッチングされた部分の断面形状を修正する工程とを交互に実行することができる。
エッチングされた部分の断面形状を修正する工程において、エッチングレートが所定の値以下となった場合には、エッチングされた部分の断面形状を修正する工程から被処理物１００をエッチングする工程に切り換えることができる。 In this case, the step of etching the workpiece 100 and the step of correcting the cross-sectional shape of the etched portion can be performed alternately.
In the step of correcting the cross-sectional shape of the etched portion, when the etching rate is equal to or lower than a predetermined value, switching from the step of correcting the cross-sectional shape of the etched portion to the step of etching the workpiece 100 is performed. Can do.

以上、実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、プラズマ処理装置１が備える各要素の形状、寸法、材質、配置、数などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
例えば、本実施形態においては、干渉光の強度変化をモニタすることによりエッチングレートを求めたが、他の実施形態として、事前に取得したスペクトルデータと、モニタしているスペクトルデータを比較することによってエッチングレートを求めるようにしてもよい。 The embodiment has been illustrated above. However, the present invention is not limited to these descriptions.
As long as the features of the present invention are provided, those skilled in the art appropriately modified the design of the above-described embodiments are also included in the scope of the present invention.
For example, the shape, size, material, arrangement, number, and the like of each element included in the plasma processing apparatus 1 are not limited to those illustrated, but can be changed as appropriate.
Moreover, each element with which each embodiment mentioned above is combined can be combined as much as possible, and what combined these is also included in the scope of the present invention as long as the characteristics of the present invention are included.
For example, in this embodiment, the etching rate is obtained by monitoring the intensity change of the interference light. However, as another embodiment, by comparing the spectrum data acquired in advance with the spectrum data being monitored. The etching rate may be obtained.

１プラズマ処理装置、２処理容器、３載置部、４電源部、５電源部、６減圧部、７第１ガス供給部、８第２ガス供給部、９検出部、１０制御部、２２処理空間、３０電極、４０電源、５０電極、５１電源、７０ガス収納部、７１ガス制御部、７２開閉弁、８０ガス収納部、８１ガス制御部、８２開閉弁、９５光源、９６分光部、９７演算部、１００被処理物、１００ａ底面、１００ｂ側壁面、１００ｃ溝、１０１ハードマスク、Ｇ１第１ガス、Ｇ２第２ガス、Ｐプラズマ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plasma processing apparatus, 2 processing container, 3 mounting part, 4 power supply part, 5 power supply part, 6 decompression part, 7 1st gas supply part, 8 2nd gas supply part, 9 detection part, 10 control part, 22 process Space, 30 electrode, 40 power source, 50 electrode, 51 power source, 70 gas storage unit, 71 gas control unit, 72 on-off valve, 80 gas storage unit, 81 gas control unit, 82 on-off valve, 95 light source, 96 spectroscopic unit, 97 Arithmetic unit, 100 workpiece, 100a bottom surface, 100b side wall surface, 100c groove, 101 hard mask, G1 first gas, G2 second gas, P plasma

Claims

A processing vessel;
A mounting portion that is provided inside the processing container and that mounts an object to be processed including a light-transmitting material;
A decompression section for decompressing the inside of the processing container;
A plasma generating section for generating plasma inside the processing vessel;
A first gas supply unit for supplying a first gas in which neutral active species for etching the object to be processed are generated inside the processing container;
A second gas supply unit configured to supply a second gas that does not generate neutral active species for etching the object to be processed inside the processing container;
Detection in which detection light is incident on the surface of the workpiece placed on the placement section facing the placement section, and a change in etching rate is determined based on reflected light from the treatment object And
A control unit for controlling the first gas supply unit;
With
The control unit controls the first gas supply unit to supply the first gas, and to etch the object to be processed by the generated neutral active species; and supply of the first gas And a step of correcting the cross-sectional shape of the etched portion by stopping or reducing the supply amount.

The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the control unit alternately executes a step of etching the object to be processed and a step of correcting a cross-sectional shape of the etched portion.

In the step of correcting the cross-sectional shape of the etched portion, the control unit determines the cross-sectional shape of the etched portion when the etching rate obtained by the detection unit is a predetermined value or less. 3. A plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the plasma processing apparatus is switched from the correcting step to the step of etching the workpiece.

A plasma processing method for etching an object to be processed including a light-transmitting material,
Etching the object to be processed by neutral active species generated from the first gas;
Modifying the cross-sectional shape of the etched portion by stopping the supply of the first gas or reducing the supply amount;
A plasma processing method comprising:

The plasma processing method according to claim 4, wherein the step of etching the object to be processed and the step of correcting a cross-sectional shape of the etched portion are alternately performed.

In the step of correcting the cross-sectional shape of the etched portion, when the etching rate becomes a predetermined value or less, the step of correcting the cross-sectional shape of the etched portion is changed to the step of etching the object to be processed. 6. The plasma processing method according to claim 5, which is switched.